本場區(qū)屬長江一級階地地貌，“巖土工程勘察報告”推薦的基坑支護地層力學設計參數(shù)如表1。

 

       表1　基坑支護地層力學設計推薦參數(shù)表
 

層次	土層名稱	平均厚度/ m	密度γ/ (kN.cm-3)	內(nèi)聚力 c/kPa	內(nèi)摩擦角 φ/(°)
1	雜填土	2.1	19.0	0	20.0
2	粘　土	1.5	18.3	18	7.5
3	淤泥質(zhì)粘土	14.0	17.2	14	6.0
4	粉砂、粉質(zhì) 粘土互層	4.5	19.0	3	20.0
5	粉　砂	＞5.4	19.2	0	33.0

 

    與基坑支護密切相關的另一個基本因素是水文地質(zhì)條件�？碧狡陂g測得承壓水頭埋深在地表以下4.6 m處。與長江、漢江有水力聯(lián)系。

 

 

    在這種流塑性淤泥質(zhì)土中設計支護結構時，首先要考慮支護結構自身的剛度以控制基坑變形。由于本場區(qū)周邊空地要用來搭建臨時建筑和堆放建筑材料，故不可能采用放坡形式；且由于淤泥層蠕變大，故不宜采用土釘墻支護形式；加之某些地段邊寬不足，基底為淤泥層，也不宜采用攪拌樁重力擋土墻結構。所以我們認為本場區(qū)采用鉆孔樁較為適宜，無論采用何種樁支護，樁必須打入土性質(zhì)稍好的地層中，即進入粉砂夾粉質(zhì)粘土層中，以防止出現(xiàn)支護樁腳滑動、推擠工程樁的惡性事故發(fā)生，樁間要隔離淤泥質(zhì)土，以防止淤泥在壓力差的作用下產(chǎn)生流動。經(jīng)初步計算、綜合比較、分析，本基坑支護方案選用鉆孔樁加內(nèi)支撐的支護方案，以提高支護體系的剛度，減少基坑側壁的變形。

 

 

    由于該工地淤泥層土的力學性質(zhì)隨深度變好，含水量、孔隙比、壓縮系數(shù)減小，故可將其下部厚5 m處單獨劃分為一個計算層，適當提高內(nèi)摩擦角和內(nèi)聚力，參照勘察報告中土的抗剪強度指標統(tǒng)計結果，取內(nèi)摩擦角φ=10°,內(nèi)聚力c=15kPa。其它層的力學設計參數(shù)見表1。
 

    (1)計算條件　鉆孔樁進入砂層，樁間距為1.1 m，深度為18 m，鉆孔樁上部空2 m放坡，樁徑Φ為900 mm。采用理正軟件研究所F-SPWV2.2版軟件進行計算。
    (2)計算方法　采用經(jīng)典法和“m法”兩種(m為樁側地基土水平抗力系數(shù)的比例系數(shù))，其中經(jīng)典法的土壓力為經(jīng)典土壓力模式(上小下大，延至樁底)，“m法”土壓力為矩形分布模式(被動區(qū)土壓力用土彈簧代替)。
    (3)計算結果　采用經(jīng)典法計算的最大彎矩為4 309 kN^.m，作用深度為17.27 m，最大剪力為480kN，作用深度為11.84 m；m法的最大位移為216.9 m。計算結果表明，該場區(qū)顯然不能采用懸壁樁支護結構。
 

    計算條件為設一道支撐，布置深度在地表以下2 m，鉆孔樁上部空2 m放坡和作鎖口梁。樁深和樁徑同懸壁樁一致。支撐選用桁架式鋼管結構和角撐。按照建設部建筑基坑支護技術規(guī)程(征求意見稿)計算支護體系的支撐剛度，經(jīng)計算，當支撐水平間距為14m時，支護體系的支撐剛度為15.20 MN/m。計算結果表明，雖然基坑深度不大，并采用了樁撐支護方案，但對于流塑性淤泥質(zhì)粘土，由于土壓力大，致使樁承受的彎矩和剪力較大，尤其是基坑側壁變形量大，達到123mm左右，超過了武漢地區(qū)深基坑技術指南^〔1〕中規(guī)定的基坑允許變形值。位移超過允許變形值的主要原因是淤泥深厚，基底以上主要是淤泥，致使基底處位移達68mm，占總位移的55.28%。
 

    針對這一層支撐位移較大的問題，我們采用水泥和生石灰攪拌樁對基坑內(nèi)側的土體進行加固，一是水泥固化時吸水，可以減小基坑內(nèi)側基底處淤泥含水量，提高土層的c，φ值；二是在基底處設置暗撐，以改善支護體系的受力狀況，減小樁的受力和配筋；三是使支護體系形成箱形，提高支護體系的整體剛度，減小計算變形。根據(jù)有關參考資料和經(jīng)驗，選定淤泥經(jīng)攪拌樁處理后樁體的內(nèi)聚力為50kPa，內(nèi)摩擦角為25°，第二層支撐計算深度在地表以下6.3 m(計算程序不允許支撐位置低于基底)，并計算暗撐的支撐剛度，結果為10.97 kN/m，其它條件同設一道支撐情況一致。兩種方法計算的結果表明，基底內(nèi)側采用攪拌樁處理可改良土的力學性質(zhì)，提高被動區(qū)的土壓力，設了暗撐以后使基坑側壁的計算變形大幅度減小，從123mm降至39 mm,減少了84 mm，基底處位移為12 mm,占總位移的30.77%，由此可見攪拌樁的作用效果顯著。初步估算，攪拌樁格柵暗撐工程造價為22萬元，占支護工程總造價的10%左右。
    經(jīng)綜合分析并征求專家意見，所確定的基坑支護方案如下。
    (1)鉆孔樁進入砂層，樁徑Φ為900 mm,樁間距為1.1 m，深度為18 m，鉆孔樁上部空2 m放坡和作鎖口梁。樁的有效長度為16 m；鉆孔樁用C30砼，保護層厚50mm，配14根Φ為22 mm的螺紋鋼筋。
    (2)沿基坑內(nèi)側雙排布置噴粉樁，加固深度為6.6～10.6 m，局部加肋。暗撐選噴粉樁。
    (3)上層支撐選用桁架式鋼管結構和角撐。
    (4)選用Φ為350 mm的旋噴樁進行樁側止水以防止土流動。由于基坑開挖后，相對隔水層主要是淤泥質(zhì)粘土，厚度仍有12 m，故無需作降水或封底處理。

 

 

    在基坑邊緣、周邊建筑物設置測點，并在基坑邊緣布置了4個測孔以測量地層深部位移。開挖工程完成2個月后的最后一次檢測結果表明，大多數(shù)測點的實際位移值比計算值小十余毫米，可能原因是c，φ值偏小或m值偏小，但基坑邊的位移與計算值基本一致，相差并不大，如不采用攪拌樁改良基底淤泥層的力學性質(zhì)也沒有設置暗撐，推算實際位移值可能達到100mm左右，說明攪拌樁加固處理被動區(qū)土體和采用暗撐的作用顯著。C1和C4孔的測量曲線表明，沿樁深方向，位移呈上大下小。
 

    總之，本基坑比類似地層中的基坑變形和沉降小得多，而且開挖順利，業(yè)主、監(jiān)理、上部建筑施工單位都比較滿意，本基坑工程被評為武漢市優(yōu)良基坑工程。